使用SCAPS-1D进行Si背面场的ZnSnN2太阳能电池的性能评估:一项理论研究
Abdelmoumene Laidouci1, Mamta2,3, V N Singh2,3
1Faculty of Sciences, University of Blida 1, 09000, Blida, Algeria.
Heliyon
|October 16, 2023
概括
锡化物 (ZnSnN2) 太阳能电池具有很高的效率潜力. 数字模拟揭示了最大限度地提高这些地球上丰富的光伏设备性能的最佳参数.
科学领域:
- 材料科学:探索用于能源应用的新型半导体材料.
- 固态物理:对半导体特性和设备物理的研究.
- 可再生能源:促进光伏技术的发展,以实现可持续的能源发电.
背景情况:
- 地球上丰富的锡化物 (ZnSnN2) 是光伏和照明的有前途的半导体.
- 它可调节的窄带隙和高吸收系数使其对太阳能电池应用具有吸引力.
- 现有的太阳能技术通常依赖于稀有,有毒和昂贵的元素.
研究的目的:
- 为了数值地研究锡化物 (ZnSnN2) 太阳能电池结构的性能.
- 分析各种物理和几何参数对太阳能电池效率的影响.
- 确定最大限度地提高基于ZnSnN2的太阳能电池的功率转换效率的最佳条件.
主要方法:
- 使用SCAPS 1-D软件进行ZnSnN2太阳能电池结构的数值模拟.
- 研究了层厚度 (ZnO,CdS,ZnSnN2,Si BSF),温度和电阻 (Rs,Rsh) 的影响.
- 分析了吸收层缺陷密度,接口缺陷和生成-重组配置文件的影响.
主要成果:
- 在特定条件下,1μm的最佳吸收器厚度产生了23.9%的效率.
- 在实际的室温条件下,一个8微米的吸收层和0.3微米的BSF实现了29.5%的效率.
- 高效率与高分流电阻 (10^6 Ω cm2),低串联电阻 (1 Ω cm2) 和低缺陷密度 (10^10 cm−3) 相相关.
结论:
- 锡化物 (ZnSnN2) 显示出作为薄膜太阳能电池的高效吸收材料的巨大潜力.
- 优化层厚度,操作参数和缺陷减少对于最大限度地提高性能至关重要.
- ZnSnN2为传统光伏材料提供了一种经济高效,无毒和丰富的替代品.
